Система впуска и выпуска

Опубликовано в Corolla Verso (с 2004 г.)

Рис. 2.74. Система впуска и выпуска двигателя 1CD-FTV

На двигателе установлен впускной коллектор с каналами одинаковой длины и с ресивером для уменьшения турбулентности воздушного потока, распределяющегося по цилиндрам.

Во впускном тракте установлена дроссельная заслонка с приводом при помощи шагового двигателя. Такое решение позволяет улучшить работу системы рециркуляции отработавших газов (РОГ), а также снизить вибрацию при выключении двигателя.

Промежуточный охладитель снижает температуру наддувочного воздуха, благодаря чему улучшаются эксплуатационные характеристики двигателя, и уменьшается токсичность отработавших газов.

Выпускной коллектор с передней частью выхлопной трубы, а также задняя и передняя части выхлопной трубы соединяются при помощи шаровых шарниров, имеющих простую и надежную конструкцию.

Отличия от предыдущих моделей

Клапан системы рециркуляции отработавших газов (РОГ) снабжен шаговым двигателем. Поэтому из конструкции исключены вакуумный клапан и электромагнитный клапан VSV (для отключения рециркуляции).

Установлен жидкостной охладитель системы РОГ.

Двигатель оборудован турбокомпрессором с изменяемой геометрией и промежуточным охладителем воздуха.

В выпускном коллекторе установлен каталитический нейтрализатор окислительного типа увеличенного размера, удовлетворяющий требованиям норм Евро-IIIЫ.

Система рециркуляции отработавших газов (РОГ)

Рис. 2.75. Система рециркуляции отработавших газов двигателя 1CD-FTV

Система рециркуляции отработавших газов предназначена для снижения образования окислов азота путем небольшого уменьшения максимальной температуры в камере сгорания двигателя при добавлении малого количества отработавших газов во впускной коллектор.

В головке блока цилиндров имеется канал системы РОГ, для охлаждения отработавших газов используется жидкостной охладитель, который снижает температуру отработавших газов и позволяет направлять в систему впуска большее их количество.

ЭБУ двигателя непосредственно управляет клапаном рециркуляции отработавших газов (РОГ) с помощью шагового двигателя.

Охлаждение клапана РОГ обеспечивается циркуляцией охлаждающей жидкости в специальном канале.

Турбокомпрессор

Рис. 2.76. Турбокомпрессор двигателя 1CD-FTV

Изменение проходного сечения турбокомпрессора для поддержания оптимальной скорости потока отработавших газов, поступающего на лопатки турбины во всех рабочих режимах, позволило достичь значительного увеличения крутящего момента на малой частоте вращения, повышения максимальной мощности и экономичности, а также снижения шума и токсичности отработавших газов.

Привод механизма изменения геометрии регулируется разрежением, управляемым клапаном VRV в соответствии с сигналами, получаемыми от ЭБУ двигателя.

Рис. 2.77. Схема работы турбокомпрессора

Отработавшие газы из выпускного коллектора поступают через сопло с изменяемой площадью проходного сечения в корпусе турбокомпрессора на турбину и далее в выхлопную трубу (рис. 2.77). Частота вращения турбины (давление наддува) изменяется в зависимости от скорости потока отработавших газов, проходящих через турбину. Скорость потока регулируется с помощью лопаток направляющего аппарата турбокомпрессора. При низкой частоте вращения коленчатого вала двигателя (например, на холостом ходу) и, соответственно, небольшом количестве отработавших газов сопло почти полностью закрыто. Однако между лопатками остается небольшой зазор, через который отработавшие газы поступают в выхлопную трубу. Таким образом, байпас на турбокомпрессоре отсутствует.

Конструктивные особенности

Рис. 2.78. Компоненты турбокомпрессора

Турбокомпрессор состоит из крыльчатки, турбины, привода направляющего сопла, лопаток направляющего аппарата и синхронизирующего кольца (рис. 2.78).

Рекомендация по техническому обслуживанию

В связи с применением турбокомпрессора с изменяемой геометрией изменены процедуры проверки и контрольные величины. Кроме того, данный турбокомпрессор имеет неразборную конструкцию.

Принцип работы (режим малой нагрузки)

Рис. 2.79. Режим малой нагрузки

Когда двигатель работает с малой нагрузкой, привод перемещает соединительную тягу вверх по сигналу от ЭБУ двигателя. Рычаг привода, соединенный с тягой, поворачивает синхронизирующее кольцо по часовой стрелке. Соединительное кольцо перемещает соединенный с ним ведомый рычаг в том же направлении. На оси вращения ведомого рычага установлена лопатка направляющего аппарата, находящаяся за пластиной. При вращении ведомого рычага против часовой стрелки лопатки направляющего аппарата поворачиваются и уменьшают проходное сечение сопла, увеличивая скорость потока отработавших газов, поступающих на турбину, и поддерживая необходимую частоту ее вращения. Благодаря этому улучшаются эксплуатационные характеристики двигателя на режимах малых нагрузок.

Принцип работы (режим высокой нагрузки)

Рис. 2.80. Режим высокой нагрузки

Когда двигатель работает с высокой нагрузкой, привод перемещает соединительную тягу вниз по сигналу от ЭБУ двигателя. При этом рычаг привода движется по часовой стрелке и поворачивает лопатки направляющего аппарата, увеличивая проходное сечение сопла и поддерживая заданное давление наддува. Благодаря этому снижается противодавление отработавших газов, улучшаются мощностные характеристики, и уменьшается расход топлива.

Каталитический нейтрализатор, встроенный в выпускной коллектор

Рис. 2.81. Каталитический нейтрализатор, встроенный в выпускной коллектор

В выпускном коллекторе установлен каталитический нейтрализатор окислительного типа большей производительности, удовлетворяющий требованиям норм Евро-III.

Источник http://carmanz.com/toyota/corolla-verso-2004-/327122-toycorver200496.html#ixzz3En1JVVXf

Назначение системы впуска и выпуска

Служит для подвода свежего заряда к цилиндрам двигателя и отвода от них отработавших газов.

Требования к системе: по возможности малое сопротивление систем, то есть необходимо снижать насосные потери и повышать наполнение цилиндров.

При этом кинетическая энергия уменьшается и ухудшается теплоиспользование, впускные и выпускные каналы делают симметричными( для равномерного наполнения цилиндров), для улучшения испаряемости впускной системы её обогревают водой.

В двигателях с внутренним смесеобразованием и газовых двигателях подогрев свежего заряда не нужен, так как снижается наполнение.

В систему впуска входят следующие элементы: компрессоры, охладители надувочного воздуха, воздушные фильтры с глушителем.

В выпускную систему входят: компрессоры, охладители надувочного воздуха газовой турбины, нейтрализаторы отработавших газов, глушители шума, фильтры.

2. Воздушные фильтры

Основными характеристиками воздушных фильтров являются:

- коэффициент очистки воздуха;

- коэффициент пропуска пыли;

- гидравлическое сопротивление воздушного фильтра;

- время работы фильтра до технического обслуживания;

Гидравлическое сопротивление равно разности давлений до воздушного фильтра(атмосферное давление) и давления после него.

Повышение гидравлического сопротивления ведет к снижению коэффициента наполнения, а следовательно и снижение мощности, расход увеличивается.

Значение допустимого гидравлического сопротивления определяется временем работы фильтра.

3. Впускные и выпускные трубопроводы

При конструкции особое внимание уделяют простоте, технологичности, материалоемкости при малом сопротивлении.

Материалом изготовления впускного трубопровода является серый чугун и алюминиевый сплав.

А материал изготовления выпускного трубопровода- серый чугун и жаропрочный чугун.

4. Глушители шума

Шум подразделяется на механический и аэродинамический

К аэродинамическому относится шум процессов газообмена, взаимодействие лопастей вентилятора с воздушной средой.

К механическому шуму относится шум, вызванный процессом сгорания, рабочим и динамическим процессами, в различных системах и подсистемах.

5. Нейтрализаторы токсичных компонентов отработавших газов

В качестве катализатора используют платину и палладий

Система зажигания предназначена для воспламенения топливно-воздушной смеси бензинового двигателя. Воспламенение смеси происходит от искры, поэтому другое наименование системы -искровая система зажигания, а бензинового двигателя - двигатель с искровым зажиганием (сокращенно - ДсИЗ).

В зависимости от способа управления процессом зажигания различают следующие типы систем зажигания: контактная, бесконтактная (транзисторная) и электронная (микропроцессорная).

В  контактной системе зажиганияуправление накоплением и распределение электрической энергии по цилиндрам осуществляется механическим устройством - прерывателем-распределителем. Дальнейшим развитием контактной системы зажигания является контактная транзисторная система зажигания, в первичной цепи катушки зажигания которой применен транзисторный коммутатор.

В отличие от контактной в бесконтактной системе зажигания для управления накоплением энергии используется транзисторный коммутатор, взаимодействующий с бесконтактным датчиком импульсов. Транзисторный коммутатор в данной системе выполняет роль прерывателя. Распределение тока высокого напряжения осуществляется механическим распределителем.

В электронной системе зажигания используется электронный блок управления, с помощью которого производится управление процессом накопления и распределения электрической энергии. В ранних конструкциях электронной системы зажигания электронный блок одновременно управлял системой зажигания и системой впрыска топлива (т.н. объединенная система впрыска и зажигания). В настоящее время управление зажиганием включено в систему управления двигателем.

Не смотря на различия в конструкции можно выделить следующее общее устройство системы зажигания:

1. источник питания (автомобильный генератор и аккумуляторная батарея);

2. выключатель зажигания;

3. устройство управления накоплением энергии (в разных системах зажигания эту роль выполняет прерыватель, транзисторный коммутатор или электронный блок управления);

4. накопитель энергии (катушка зажигания);

5. устройство распределения энергии по цилиндрам (механический распределитель или электронный блок управления );

6. высоковольтные провода;

7. свечи зажигания.

Принцип работы системы зажигания заключается в накоплении и преобразовании катушкой зажигания низкого напряжения (12В) электрической сети автомобиля в высокое напряжение (до 30000В), распределении и передаче высокого напряжения к соответствующей свече зажигания и образовании в нужный момент искры на свече зажигания.

В работе системы зажигания можно выделить следующие этапы: накопление электрической энергии, преобразование энергии, распределение энергии по свечам зажигания, образование искры, воспламенение топливно-воздушной смеси.